"Состояние электронов в атоме"

Тема урока: Состояние электронов в атоме.

Эпиграф к уроку: «Лифт к успеху не работает.
Используйте ступеньки.
Шаг за шагом.» Джо Жирард.

Цель урока : 1. Обобщить и расширить знания учащихся по
основополагающим понятиям темы.
2. Ознакомить учащихся с состоянием электронов в атоме.
3. Сформировать представление об электронной плотности,
атомной орбитале.
4. Раскрыть философский смысл понятий «атом», «движение
электронов»
Ход урока:
Постановка проблемы: Что общего между электроном и автобусом? ( вопрос неожиданный, возможные варианты ответов: Оба находятся в движении. Электроны вращаются вокруг ядра и автобус вращается по определённому маршруту. Ядро находится под каркасом электронов и люди в автобусе – под каркасом автобуса.) Отличные гипотезы. Вперёд за ответом! И помните, лифт к успеху не работает, будем идти к цели шаг за шагом по ступенькам.

Итак, первая ступенька. АНАГРАММЫ.

БРОЯ (ядро)
ТОНРОП (протон)
ЭНОРТЛЕК (электрон)
КОБОЛА (облако)
РОНТЕЙН (нейтрон)
Расшифруйте анаграммы и найдите лишнее слово (облако), почему оно лишнее (все остальные входят в состав атома)

Вот и вторая ступенька. УГАДАЙКА. Три на «-ОН» находятся в одном.

Он бежит по проводам Очень положительный
Он бывает тут и там С массою внушительной
Свет зажёг, нагрел утюг А таких, как он, отряд
….. – наш лучший друг Создаёт в ядре заряд
Если в атом он попал - Лучший друг его – нейтрон…..
То, считай, почти пропал: Догадались? Он -
Он с утра и до утра (протон)
Носится вокруг ядра
(электрон)

Зарядом я похвастать не могу,
а потому сижу в ядре и не гу-гу.
А то ещё подумают: шпион…
А я нейтральный и зовусь… (нейтрон)
Ещё раз повторим (отвечаем громко)
- В центре атома находится (ядро), вокруг него вращаются (электроны), ядро состоит из (протонов и нейтронов), ядро заряжено (положительно), нейтроны (не имеют заряд). Молодцы!

Следующая ступенька: «МАГИЧЕСКИЕ КОЛЬЦА»

Надо расцепить кольца и тогда мы узнаем, какие химические элементы здесь зашифрованы (алюминий, водород, углерод). Итак,

Вокруг ядра с зарядом +1 у атома водорода вращается один электрон. Напоминает ли это что-либо из жизни Вселенной (движение планет). Такую модель в своё время предложил учёный Резерфорд, назвав её «планетарной моделью атома»

Сегодня мы поговорим о том, в каком состоянии электроны находятся в атоме. Запишите тему урока : «Состояние электронов в атоме».

Когда – то Эйнштейн сказал: «Жизнь – как вождение велосипеда. Чтобы сохранить равновесие, ты должен постоянно двигаться».

Проблема: Что произойдёт, если электрон перестанет вращаться? (притянется ядром и атом, как таковой исчезнет) Учёным удалось сфотографировать атом водорода, но получилось некое размытое изображение, не имеющее чётких границ, т.е. некое облако.

Вопрос: Почему изображение размытое?( электрон вращается с большой скоростью)
Почему точки неравномерно распределены? (электрон то удаляется то ядра, то приближается. Где больше точек, там электрон пребывает чаще).

О пределение: ОРБИТАЛЬ – пространство вокруг ядра, где наиболее вероятно нахождение электрона. Обозначают «орбиталь или клеточка Хунда.

На что похоже облако вокруг ядра атома водорода? (на шарик, сферу). Такое электронное облако называют s –орбиталью. А электрон, который при своём вращении вокруг ядра образует облако в форме шара – S-электроном. Если электрон на орбитале один, то он называется неспаренным. А. если их два? (спаренным).

Что необходимо для движения? (энергия).
Что произойдёт, если увеличить энергию? (будет вращаться быстрее). И чем быстрее электрон будет вращаться, тем сильнее будет вытягиваться его орбиталь. И такое облако будет напоминать(демонстрирую модель из проволоки, постепенно закручивая его в «восьмёрку») верно, восьмёрку или гантель. Электрон, который при своём вращении вокруг ядра образует облако в форме правильной «восьмёрки», называется р-электроном. Эти электроны направлены в плоскости по трём осям координат.

Как же заполняются эти орбитали? Ведь сегодня уже известно более 120 химических элементов. Вспомните планеты солнечной системы: каждая планета движется по своей орбите, только у атома они называются уровни или слои. Их всего 7, именно столько периодов в ПСХЭ Д.И.Менделеева. их расположение можно сравнить с заполнением ямы.

З емля, которую кидают лопатой сверху в вырытую яму, падает на дно и постепенно заполняет яму доверху. Заполнение ямы от дна до краёв, а не наоборот, идёт самопроизвольно. Нельзя закопать верхнюю половину ямы, не заполнив нижнюю. Значит, в первую очередь заполняется самый выгодный первый энергетический уровень. А потом второй, третий,… седьмой.

Есть формула, по которой рассчитывается число электронов на каждом энергетическом уровне:

n = 2N²

Попробуем рассчитать число электронов на каждом энергетическом уровне:
7 уровень – 98 электронов, 6 уровень – 9872 электрона, 5 уровень – 50 электронов, 4 уровень – 32 электрона, 3 уровень – 18 электронов, 2 уровень – 8 электронов, 1 уровень – 2 электрона.

А вот и последняя ступенька: «ХИМИЧЕСКАЯ ЗАРЯДКА»

(тестовое задание на два варианта по 5 вопросов, которые выполняются на «личиках» в течении 2-3 минут).

Если ваши «личики» улыбаются, значит, вы справились с заданием. Осталось сделать выводы:

1. Электроны находятся в постоянном движении.

2. На одной орбитале одновременно могут находиться не более двух электронов.

3. Каждая орбиталь сначала заполняется одиночными электронами, затем происходит спаривание электронов

Вернёмся к тому, с чего мы начали восхождение. Что же общего между электроном и автобусом? (Вот некоторые выводы детей: «Надо находиться в постоянном движении, иначе можно заржаветь, и атом погибнет». «Лучше в путешествия отправляться не одному, спаренные электроны более устойчивы и энергии затратится меньше», «Поменяешь маршрут и троектория изменится, как и форма орбиталей у электронов» и т.д.)

Вот и закончилось наше восхождение и не понадобился нам лифт. Я благодарю вас за урок, мне интересно было с вами подниматься вверх. И помните, жизнь полна загадок, если ты хочешь стать умнее, выбирай самый благородный путь – путь размышлений. На память о нашей сегоднешней встрече оставьте на память эти улыбающиеся «лица». На обратной стороне которых написаны гениальные слова Альберта Эйнштейна:

«Жизнь – как вождение велосипеда,
чтобы сохранить равновесие,
ты должен постоянно двигаться.»

Использованная литература:

1. И.В.Петрянов, Д.Н.Трифонов. Великий закон. М.: Педагогика, 1976

2. Химия вне рамок урока. Химия в школе- абитуриенту, учителю. Библиотека журнала. М.: Центрхимпресс, 2008

3. Л.Ю.Аликберова. Занимательная химия. М.: АСТ-ПРЕСС, 1999

4. Н.П.Гаврусейко, В.И.Дебалтовская. Химические викторины. Минск. Народная Асвета, 1972

5. С.М.Курганский. Увлекательная химия. М.: Русское слово, 2011

6. Е.В.Савинкина, Г.П.Логинова. Химия, 8класс. Мир веществ. Учебник. М.: БАЛАСС,2006